分离阻隔

本文提出了一种用于气体分离的石墨烯/离子液体 (GIL) 复合材料的设计，通过插入不同尺寸的离子来打开石墨烯片之间的层间空间。本研究利用第一性原理密度泛函理论计算优化了 GIL 复合材料的结构，发现可以使用各种常见的阴离子将可及孔径从3.4 Å 调整到6.0 Å。 气体吸收模拟预测复合材料可以在室温和1bar下提供高达 8.5mmol/g 的 CO2吸收量。 对混合气体吸附的进一步模拟表明，当可及孔径小于 5 Å 时，可以获得较高的 CO2/N2 和 CO2/CH4吸附选择性。因此，使用GIL 进行高选择性碳捕获具有巨大潜力。

开创性的基于GO的膜在气体分离和可能的液体分离方面表现出卓越的性能。通过化学或物理方法交联GO膜提高了膜在水中的尺寸稳定性，使其有能力长期稳定的进行海水淡化。GO的交联还可以调节影响分子转运的纳米通道的大小，从而改善对一价和二价离子的排斥。

首先，概述了GO纳米流体膜的两种制备策略：平面内和层间纳米流体通道的构建。然后，讨论了影响通道内部和外部微环境的基本因素，解开了离子透过受限GO纳米流体通道传输行为的机制。重点详述了物理结构（如通道高度、长度和取向）、化学特征（如官能团、活性位点和电荷性质）和环境刺激（如驱动力、pH条件和竞争离子）的影响。最后，总结了GO膜在离子提取、离子去除和离子转移过程中的性能和应用潜力。

本研究设计并合成了新型高度有序的 2D 纳米孔石墨烯。这种简单的一锅法反应实现了多种孔功能和孔径。与产生绝缘材料的 GO 不同，这些 PAC COFs 即使在 C:X（X=N 和 O）比例为 3.3:1 时仍保持半导体性质。此外，与钴和氮掺杂的石墨烯相比，PAC COFs 在掺杂方面具有优势。未来的工作将涉及引入其他金属并研究它们提供的电子性质。

该工作首先回顾了二维（2D）材料在构筑高性能水处理膜方面的有效策略；随后总结了二维纳米片膜（2DNMs）及二维材料改性聚合物膜（2DNMPMs）在去除持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新兴污染物（ECs）方面的研究进展；最后提出了此系列高性能膜对ECs的多重分离机制和耦合去除机理，并指明了该领域当前面临的挑战以及未来的发展方向。

当前限制二维材料膜广泛应用的挑战包括从块状晶体中剥离高纵横比和完整的纳米多孔单层，以及在石墨烯纳米片中钻出均匀、高密度、大面积、亚纳米级孔的可用技术有限，同时如何将这种原子膜缩放到适用的分离装置中也是待解决问题。为了应对这些挑战，未来的方向可能会集中于探索新兴的二维材料膜平台，包括已经在其他相关领域取得成功的新型二维材料。